DE2606314A1 - UNDERWATER SWIVELING DEVICE - Google Patents
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26063H26063H
Patentanwälte Dipl.-Ing. f L Weickman n, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke ,Patent attorneys Dipl.-Ing. f L Weickman n, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke,
Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. F. A. Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber
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Unterwasser-SchwenkvorrichtungUnderwater swivel device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterwasser-Schwenkvorrichtung zur Verbindung zweier Strukturen, derart, daß ein Schwenken in allen Richtungen möglich ist, mit mehreren Leitungen in jeder Struktur, die wechselseitig durch Leitungsteile miteinander verbunden sind.The present invention relates to an underwater swivel device for connecting two structures in such a way that pivoting in all directions is possible, with several Lines in any structure that are mutually interconnected by line parts.
Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt. Oft besitzen sie eine gewöhnliche Gelenkkupplungsstruktur oder ein hohles Kugelgelenk, durch das eine oder mehrere Leitungen verlaufen, oder wobei das hohle Kugelgelenk selbst als Leitungsteil wirkt. Sollen mehrere Leitungen durch die Schwenkvorrichtung verlaufen, so führt dies dann nicht zu speziellen Schwierigkeiten, wenn die Leitungen, wie beispielsweise Schläuche, flexibel sind, so daß sie auf einer bestimmten Strecke frei durchhängen können, um allen Bewegungen der Schwenkvorrichtung zu folgen. Für starrere Leitungen oder in Fällen, in denen es nicht möglich oder zweckmäßig ist, die Leitung auf einer be-Devices of the aforementioned type are known. Often they have an ordinary articulated coupling structure or a hollow ball joint with one or more conduits running through it, or the hollow ball joint itself acts as a line part. If several lines are to run through the swivel device, then this does not lead to special difficulties when the lines, such as hoses, are flexible so that they open can sag freely a certain distance in order to follow all movements of the swivel device. For more rigid lines or in cases where it is not possible or expedient to place the line on a
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stimmten Strecke frei durchhängen zu lassen, besteht die Möglichkeit, die Leitungen in der Schwenkvorrichtung konzentrisch ineinander anzuordnen. Es ist weiterhin auch eine Leitungsschwenkvorrichtung bekannt, welche um eine in Längsrichtung der Leitung in der Schwenlcvorrichtung verlaufende Achse schwenkbar ist; diese Ausgestaltung ist auch für mehrere in einem gemeinsamen Körper zusammenlaufende Leitungen möglich (siehe dazu beispielsweise die kanadische Patentschrift 750 722). Für ein Verschwenken in allen Richtungen kann eine derartige Schwenkvorrichtung mit' einer gleich ausgebildeten, in einem gewissen Abstand angeordneten weiteren Schwenkvorrichtung kombiniert werden, wobei die weitere Schwenkvorrichtung jedoch um eine zur Achse der ersten Schwenkvorrichtung senkrechte Achse schwenkbar ist. Jede Leitung besitzt dabei zwei derartige Schwenkvorrichtungen (siehe US-Patentschrift 2 648 201).To allow the lines to sag freely at the right distance, there is the option of concentric lines in the swivel device to be arranged one inside the other. There is also a line pivoting device known which to a The axis running in the longitudinal direction of the line in the pivoting device can be pivoted; this configuration is also possible for several lines converging in a common body (see for example the Canadian patent 750 722). Such a pivoting device can be used for pivoting in all directions with 'an equally trained, at a certain distance arranged further pivoting device are combined, the further pivoting device, however, by one is pivotable to the axis of the first pivoting device perpendicular axis. Each line has two of these Swivel devices (see U.S. Patent 2,648,201).
Derartige Vorrichtungen sind oft unzuverlässig und kompliziert, wobei sie darüber hinaus auch unter der Einwirkung von beispielsweise Seewasser leiden. Die Überprüfung derartiger Vorrichtungen in großen Wassertiefen gestaltet sich sehr schwierig. Schließlich sind solche Strukturen oft störanfällig und undicht, was im Fall von durchströmendem Öl unter allen Umständen verhindert werden muß.Such devices are often unreliable and complicated, and they are also under the influence suffer from seawater, for example. The review of such devices designed in great water depths very difficult. After all, such structures are often prone to failure and leaky, which is the case with flowing through Oil must be prevented at all costs.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, welche so zuverlässig und so einfach wie möglich ist und bei der die vorgenannten Probleme und Schwierigkeiten nicht auftreten.The present invention is therefore based on the object of specifying a device of the type in question, which is as reliable and as simple as possible and which addresses the aforementioned problems and difficulties do not occur.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Unterwasser-Schwenkvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Abstand und senk-To solve this problem, an underwater pivoting device of the type mentioned is according to the invention characterized in that two at a distance and lower
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recht zueinander verlaufende Schwenkachsen vorgesehen sind, daß die Leitungen in der Zone der Schwenkachsen in der Ebene einer Schwenkachse und senkrecht zu der anderen Schwenkachse verlaufen, derart, daß sie nebeneinander liegen und senkrecht auf der einen Schwenkachse stehen, und daß die Leitungen jeweils als durchgehende strukturelle Einheiten durch beide Schwenkachsen verlaufen, wobei in jeder Leitung eine kurze geneigte Verbindung zwischen den Schwenkachsen vorgesehen ist.pivot axes running right to one another are provided that the lines in the zone of the pivot axes are in the plane a pivot axis and perpendicular to the other pivot axis in such a way that they lie next to one another and stand perpendicular to one pivot axis, and that the lines are each as continuous structural units run through both pivot axes, with a short inclined connection between the pivot axes in each line is provided.
Mit einer Schwenkvorrichtung der vorgenannten Art ist es möglich, eine größere Anzahl von Leitungen in der gleichen, durch die Schwenkachse verlaufenden Ebene vorzusehen, so daß diese Leitungen nur gebogen werden, ohne daß sie in Richtung-ihrer Mittellinien beim Schwenken gelenkt oder gekürzt werden. Damit wird ein Schwenken möglich, ohne daß beträchtliche Spannungen auftreten, wobei darüber hinaus auch kein frei durchhängender flexibler Teil erforderlich ist.With a swivel device of the type mentioned above, it is possible to move a larger number of lines in the same, to provide through the pivot axis extending plane, so that these lines are only bent without them in Direction — their center lines are steered or pivoted when panning be shortened. This allows pivoting without significant stresses occurring, being above in addition, no freely sagging flexible part is required.
Die Leitungen sind in den Zonen der Schwenkachsen vorzugsweise als flexible gewellte Bälge ausgebildet.The lines are preferably designed as flexible corrugated bellows in the zones of the pivot axes.
Es ist klar, daß die beiden Schwenkachsen in einem solchen Abstand zueinander verlaufen sollen, daß die Leitungen zwischen diesen Achsen von ihrer Lage in einer Schwenkachse zu ihrer Lage in der Ebene der anderen Schwenkachse geführt werden können.It is clear that the two pivot axes should run at such a distance from one another that the lines between these axes are guided from their position in one pivot axis to their position in the plane of the other pivot axis can be.
Bei der erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung wäre es zwar möglich, die Schwenkpunkte der Schwenkachsen irgendwohin zwischen die Leitungen zu legen. Bevorzugt ist jedoch das genaue Gegenteil, d.h. die Schwenkpunkte der Schwenkachsen in einem solchen Abstand voneinander anzuordnen, daß dieIn the case of the pivot device according to the invention, it would be possible to move the pivot points of the pivot axes anywhere to be placed between the lines. However, the exact opposite is preferred, i.e. the pivot points of the pivot axes to be arranged at such a distance from each other that the
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Leitungen zwischen den Schwenkpunkten durch die Schwenkachsen verlaufen.Lines between the pivot points through the pivot axes get lost.
Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, einen Schwenkkörper in Form eines offenen Tetraeders mit einem Schwenkpunkt in jeder Ecke vorzusehen.In this embodiment, it is possible to use a swivel body in the form of an open tetrahedron with a swivel point to be provided in every corner.
Auch bei Berücksichtigung von mechanischen Erfordernissen hinsichtlich kleiner Spannung und Kompression in den Leitungen kann es möglich sein, daß es aufgrund der Leitungsdurchmesser schwierig ist, die gewünschte Flexibilität für die Leitungen zu realisieren. In diesem Fall und weiterhin in solchen Fällen, in denen der Durchfluß von Gas oder Öl aus Sicherheitsgründen nicht voll unterbrochen wird, wenn Bälge oder andere bewegliche Teile einer Leitung brechen, ist es zweckmäßig, wenigstens eine Leitung in den beiden zu verbindenden Strukturen im Schwenkbereich oder in der Nähe des Schwenkbereiches in zwei parallele Leitungen aufzuspalten. Diese parallelen Leitungen können dann kleinere Durchmesser haben, wobei im Bedarfsfall Ventile vorgesehen werden können, um lediglich eine Leitung weiter zu benutzen, wenn die andere zerstört, geprüft oder ersetzt wird.Even if mechanical requirements with regard to low tension and compression in the lines are taken into account It may be possible that the pipe diameter makes it difficult to obtain the desired flexibility for the lines to be realized. In this case and continue in those cases where the flow of gas or oil is not completely interrupted for safety reasons when bellows or other moving parts of a line break, it is advisable to have at least one line in the two structures to be connected in the swivel area or split into two parallel lines near the swivel area. These parallel lines can then have smaller diameters, valves can be provided if necessary to only one line continue to use if the other is destroyed, tested or replaced.
Die erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung eignet sich für einen Einbau zwischen einen Ankerblock oder ein Fundament auf einem Gewässerboden und einer Säule mit einem Schwimmer und einer Speicher- oder Auslaßeinrichtung für strömende Medien, die durch die Leitungen zu Stellen in der Nähe oder oberhalb des Wasserspiegels strömen. Dies ist beispielsweise für das Beladen und Entladen von Tonnenbojen im offenen Wasser, für Speichertanks in der Nähe des Wasserspiegels und für Abführleitungen, beispielsweise für Abfackeleinrichtungen von Abfallprodukten oberhalbThe pivoting device according to the invention is suitable for installation between an anchor block or a foundation on a body of water and a column with a float and a storage or outlet device for flowing media that flows through the pipes to locations near or above the water level. this is for example for loading and unloading buoys in open water, for storage tanks nearby the water level and for drainage lines, for example for flaring devices for waste products above
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des Wasserspiegels etwa bei neu erstellten 01- oder Gasanlagen zweckmäßig.the water level, for example in newly constructed oil or gas systems expedient.
Es sei hier darauf hingewiesen, daß es für Einzelleitungen, beispielsweise für Saugleitungen von Baggern bekannt ist, zwei wechselseitig aufeinander senkrecht stehende Schwenkachsen in der Leitung in einem wechselseitigen Abstand vorzusehen, wobei es auch bekannt ist, die Schwenkpunkte mit einem gemeinsamen Schwenkkörper zu verbinden. In einem solchen Fall ist jedoch lediglich eine Leitung vorhanden, welche zentral zwischen den Schwenkpunkten verläuft, so daß die dabei auftretenden Probleme und Zweckbestimmungen sich grundlegend von denen der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Gesichtspunkten unterscheiden. Die Schwenkpunkte können dabei mit einem starren Krümmungskörper verbunden sein, mit dem die Leitung an beiden Seiten über ein flexibles Schlauchstück verbunden ist.It should be noted here that it is known for individual lines, for example for suction lines of excavators is, two mutually perpendicular pivot axes in the line in a reciprocal To provide spacing, it is also known to connect the pivot points to a common pivot body. In such a case, however, there is only one line that runs centrally between the pivot points, so that the problems and purposes that arise are fundamentally different from those of the present Invention distinguish underlying aspects. The pivot points can be connected to a rigid curved body with which the line on both sides is connected via a flexible piece of hose.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: The present invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figures of the drawing. It shows:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des unteren, unter Wasser liegenden Teils einer Schwenkvorrichtung gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a perspective view of the lower, submerged part of a pivot device according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Aufsicht von vier durch die Schwenkvorrichtung nach Fig. 1 verlaufenden Leitungen ; undFIG. 2 is a schematic plan view of four lines running through the pivoting device according to FIG. 1 ; and
Fig. 3 ein Schema von durch die Schwenkvorrichtung verlaufenden Leitungen.Fig. 3 is a diagram of running through the pivoting device Cables.
Auf einer nicht dargestellten, auf Seeboden befindlichen Ankerplatte,, beispielsweise aus Beton, befindet sich ein Metallfundament 1, auf das Stützplatten 2 montiert sind.On an anchor plate, not shown, located on the seabed, for example made of concrete, there is a Metal foundation 1 on which support plates 2 are mounted.
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Diese Stützplatten besitzen an ihrem oberen Ende jeweils ein Loch 3, durch das eine imaginäre Schwenkachse 4 verläuft. Mit diesem Loch 3 ist ein entsprechender Schwenkansatz· eines Schwenkkörpers 5 verbunden, der an seinem oberen Ende zwei Schwenkansätze 6 besitzt, durch die eine ebenfalls horizontal ausgerichtete imaginäre Schwenkachse 7 verläuft. Diese Schwenkachse 7 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 4. Die Ansätze 6 arbeiten mit entsprechenden Ansätzen einer Aufsatzstruktur 8 zusammen, welche im vorliegenden Fall durch einen Rohrrahmen mit drei Steigrohren 9, 10 und 11 an den Ecken eines gleichseitigen Dreieckes gebildet wird. Zwischen diesen Rohren liegen die anderen Rohre des Rohrrahmens. Die Rohre 9, 10 und 11 sind an ihrem unteren Ende mit einem Gegengewicht 12 versehen. Zwei dieser hohlen Steigrohre 9 und 10 dienen als Durchlaß für ein strömendes Medium, das dem Fundament 1 durch Rohre 13 zugeführt wird.These support plates each have a hole 3 at their upper end through which an imaginary pivot axis 4 extends. With this hole 3 a corresponding swivel attachment is a swivel body 5 connected to his upper end has two pivot lugs 6 through which an imaginary pivot axis that is also horizontally aligned 7 runs. This pivot axis 7 runs perpendicular to the pivot axis 4. The lugs 6 work with corresponding ones Approaches of an attachment structure 8 together, which in the present case by a tubular frame with three risers 9, 10 and 11 at the corners of an equilateral triangle is formed. The other tubes of the tubular frame are located between these tubes. The tubes 9, 10 and 11 are provided with a counterweight 12 at its lower end. Two of these hollow risers 9 and 10 serve as a passage for a flowing medium that is fed to the foundation 1 through pipes 13.
Die Aufsatzstruktur 8 kann mit einem Schwimmer an oder unter dem Wasserspiegel versehen sein, um die gesamte Struktur so weit als möglich in vertikaler Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufsatzstruktur im Bedarfsfall mit allen Arten von Einrichtungen im Bereich des Wasserspiegels verbunden werden. Beispielsweise kann im Bereich des Wasserspiegels eine Verbindung: mit einer großen Boje vorgenommen werden, an der Schiffe festmachen können, welche Öl oder Gas aus den Steigrohren 9 und 10 aufnehmen. Zusätzlich zu einer derartigen Boje oder an Stelle einer solchen Boje kann unterhalb oder nahe des Wasserspiegels ein Speichertank zur Aufnahme von Öl oder Gas vorgesehen werden; schließlich ist es auch möglich, eine Abfackeleinrichtung anzuschließen, mit der unerwünschte Produkte in der Atmosphäre abgefackelt werden können. Der letztgenannte Fall tritt bei-The attachment structure 8 can with a float on or be provided below the water level in order to keep the entire structure in a vertical position as far as possible keep. In addition, the attachment structure can be used if necessary be connected to all kinds of facilities in the area of the water level. For example, can in the area of the water level a connection: to be made with a large buoy to which ships moor can, which take oil or gas from the risers 9 and 10. In addition to such a buoy or Instead of such a buoy, a storage tank can be used below or near the water level provided by oil or gas; Finally, it is also possible to connect a flare device, which can be used to flare unwanted products in the atmosphere. The latter case occurs
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spielsweise bei Erstellung von neuen Gewinnungsanlagen für Öl oder Gas auf.for example when creating new extraction systems for oil or gas.
Gemäß dem Diagramm nach Fig. 3 ist jede Leitung 13 in zwei Leitungen 15, 16 bzw. 17, 18 aufgespalten. Zwischen den Leitungen 13 ist.eine Querverbindung 14 mit einem darin befindlichen Ventil vorhanden. In den Leitungen selbst ist ebenfalls vor der Auftrennsteile ein Ventil vorgesehen. Die Leitungen 15 bis 18 münden über ein Ventil 19 in ein flexibles Leitungsteil 20, das beispielsweise als flexibler Balg aus synthetischem Gummi mit ringförmigen oder spiralförmigen Stahlverstärkungen ausgebildet ist. Hinter diesem flexiblen Teil 20 mündet jede Leitung in ein gekrümmtes und geneigtes kurzes Leitungsstück 21, das zu einem weiteren Balg 22 führt, von dem die Leitungen 15 bis 18 zu einem weiteren Ventil 23 führen. Hinter diesem Ventil münden die Leitungen 15 und 16 bzw. 17 und 18 jeweils wieder in eine einzige Leitung ein. Die Leitungen 15 und 16 werden dabei zu einer Leitung 24 zusammengefaßt, welche über ein Ventil zur Steigleitung 9 der Aufsatzstruktur 8 führt, während die Leitungen 17 und 18 zu einer Leitung 25 zusammengefaßt sind, die zur Steigleitung 10 führt. Die Leitungen 24 und 25 können wechselseitig durch eine Querverbindung 26 mit einem Ventil verbunden sein.According to the diagram of FIG. 3, each line 13 is in two lines 15, 16 or 17, 18 split. Between the lines 13 ist.eine cross connection 14 with a valve located therein. In the lines there is also a valve in front of the separator intended. The lines 15 to 18 open via a valve 19 into a flexible line part 20, which for example designed as a flexible bellows made of synthetic rubber with ring-shaped or spiral-shaped steel reinforcements is. Behind this flexible part 20, each line opens into a curved and inclined short line piece 21, which leads to a further bellows 22, of which the Lines 15 to 18 lead to a further valve 23. The lines 15 and 16 or 17 and 18 each re-enter a single line. The lines 15 and 16 become one line 24 summarized, which leads via a valve to the riser 9 of the attachment structure 8, while the lines 17 and 18 are combined to form a line 25 which leads to the riser 10. Lines 24 and 25 can be mutually connected by a cross connection 26 to a valve.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die balgförmigen Leitungsteile 20 jeweils eine Leitung vertikal durch die Schwenkachse 4 führen, während die flexiblen Leitungsteile 22 die Achse der entsprechenden Leitung durch die Schwenkachse 7 oberhalb der Achse 4 führen. Die Leitungsteile 21 zwischen den Leituhgsteilen 20 und 22 verlaufen daher in einem geneigten und gekrümmten Weg zwischen den flexiblen Leitungsteilen. Auf diese Weise ist gewährlei-From Fig. 1 it can be seen that the bellows-shaped line parts 20 each have a line vertically through the pivot axis 4, while the flexible line parts 22 guide the axis of the corresponding line through the pivot axis 7 above axis 4. The line parts 21 between the Leituhgsteile 20 and 22 therefore run in an inclined and curved path between the flexible pipe parts. In this way it is guaranteed
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stet, daß alle vier Leitungen 15 bis 18 im Bereiph der Schwenkachsen gebogen werden können, aber nicht langer oder kurzer werden müssen, so daß sie fest und starr, beispielsweise in der Hauptsache aus Metall ausgebildet werden können. Was die Bälge anbetrifft, so kann für sie Gummi oder ein ähnliches Material bis zu einem wesentli- · chen Grad durch Metall verstärkt werden. Ersichtlich ist es im Prinzip auch möglich, für die Teile 20 und 22 Stahlbälge zu verwenden.stead that all four lines 15 to 18 can be bent in the ready of the pivot axes, but not longer or must be shorter so that they are strong and rigid, for example formed mainly from metal can be. As far as the bellows are concerned, rubber or a similar material can be used up to a substantial can be reinforced by metal. As can be seen, in principle it is also possible to use steel bellows for parts 20 and 22 to use.
Fig. 2 zeigt, wie die Leitungsteile 20 in der Schwenkachse 4 und die Leitungsteile 22 in der Schwenkachse 7 angeordnet sind. Weiterhin ist aus dieser Figur ersichtlich, daß die Leitungsteile 21 Jeweils in einer senkrechten Ebene liegen, wobei diese Ebenen wechselseitig parallel zueinander verlaufen.FIG. 2 shows how the line parts 20 in the pivot axis 4 and the line parts 22 in the pivot axis 7 are arranged. Furthermore, it can be seen from this figure that the line parts 21 each in a vertical Lying level, these levels mutually parallel to each other.
Der Schwenkkörper 5 besitzt gemäß Fig. 1 die Gestalt eines offenen Tetraeders.According to FIG. 1, the swivel body 5 has the shape of an open tetrahedron.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |